Effect of deviation from stoichiometry on transport and mechanical properties of Bi2Se3 polycrystals

Анотація

Отримано залежності електропровідності, коефіцієнта Холла, коефіцієнта Зеєбека, термоелектричної потужності та мікротвердості полікристалів Bi₂Se₃ від ступеня відхилення від стехіометрії 59.9–60.0 ат. % Se та температури (77–300 К). Удосліджуваних діапазонах складів та температур зразки демонстрували провідність n-типу. Зроблено оцінку меж областігомогенності Bi₂Se₃. Встановлено, що концентраційні залежності властивостей у досліджуваному діапазоні складу мають немонотонний характер, який пов’язано зі зміною фазового складу та дефектної структури при відхиленні від стехіометрії. Розрахунок величини степеневого параметра в температурнійзалежності рухливості електронів показав, що у стехіометричному Bi₂Se₃ переважає розсіяння електронів на акустичних фононах, та за відхилення від стехіометрії зростає внесок домішкового розсіяння. На основі експериментальних даних у наближенні часу релаксації в межаходнозонної моделі з квадратичним законом дисперсії розраховано енергію Фермі E_F. Отримані значення E_F показують, що як у стехіометричному, так і в нестехіометричному Bi₂Se₃, у провідності беруть участьпереважно електрони, які знаходяться в нижній провідниковій зоні.